微生物湿法冶金PPT
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湿法冶金-第9章 微生物湿法冶金
模型4（图7-6）:生成铁矾固体产物层, Fe3+扩散通 过此层到达未反应矿物界面
图7-6 模型4示意图
模型5:原电池反应
对不同矿物,或浸出的不同时期,各种机 理的作用不一。黄铁矿、黄铜矿以细菌直接 氧化作用为主,ZnS、NiS、CuS等以细菌间接 氧化为主。
三、生物浸矿热力学 在生物浸矿过程中,无论是细菌的直接作用或间
氧化铁硫杆菌氧化Fe2+为Fe3+的过程如下： Fe2+经过细胞壁膜进入外周胞质，在那里把电子给予含铜 蛋白质R(rusticyanin)，含铜蛋白质在pH为2.0的条件下稳定， 与Fe2+作用是电子的第一个受体，继而电子沿呼吸链传给细胞 质中的氧，氧的还原发生在细胞质膜的里侧
O2+4H++4e→2H2O 电子转移后所生成的Fe3+借助于与它形成螯合物的有机化合物 如蛋白质等渗出细胞壁。两个电子传给膜时产生120mV的电位， 而传输两个质子产生210mV, 合计产生330mV电位，确保ADP和 Pi合成一个腺苷三磷酸分子，以取得能量。
（5）在细菌存在时,各种硫化物氧化时,硫的最终产物 为SO42-,HSO4-
（6）硫化物和Fe2+氧化时均释放能量,释放的能量为：
ΔG=-nFΔφ=-23×4.184Δφ(kJ/mol)
释放的能量用于细菌合成ATP。合成1mol ATP需提供 33.472kJ的能量。
ห้องสมุดไป่ตู้
四、生物浸矿过程的动力学
生物浸矿过程非常复杂,涉及微生物生长、物质输 送、生化反应、化学反应、电化学反应等过程. （1）气体溶解与传输
可见随B增大而增大,足够大时可接近1,吸附一般不 会成为整个过程的速率控制步骤,但当B很低时还有可能.
微生物湿法冶金的进展与展望PPT课件
1994－ 1995－ 1996－ 1996－ 1996－ 1998－ 1997－
2004
2003
2003
6. 难处理金矿的 细菌氧化预处理
BIOX® 技术（中温菌槽浸） Bactech 技术（中等耐热菌槽浸） Newmont技术 （堆浸） Geobiotics技术（金精矿包覆堆浸）
第10页/共60页
Gnndpowder, Mammoth Leyshon Cerro Colorado
Girilambone
Ivan-Zar
Queered Blanca Sulfuros Bajalay Toquepala Mt Cuthbert Andacollo Dos Amigos Zaldivar 德兴铜矿 紫金山铜矿
氧化铁硫杆菌细胞形貌（放大1.5万倍）
第28页/共60页
氧化铁微螺菌细胞的电子显微镜照片
第29页/共60页
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
L. thermoferrooxidans(L.t)中等嗜热菌 的电子显微镜照片
第30页/共60页
云南热温泉水中的高温菌形貌（放大4万倍）
第31页/共60页
2) 对浸矿细菌的性质进行了大量研究并开 始深入到基因水平，测定了主要浸矿细 菌DNA序列，对浸矿细菌进行了基因工 程前期工作研究；
官房铜矿
Chuqicamata
国别 智利 澳大利亚 澳大利亚 智利 澳大利亚 澳大利亚
智利
细菌浸铜厂矿一览表
原料特点
规模（t/d 矿石）
辉铜矿，含 Cu1.4%（堆浸）
3500 （14000~15000tCu/a）
辉铜矿与斑铜矿，含 Cu2.2% （原位浸出）
设计能力为 13000t/aCu
2004
2003
2003
6. 难处理金矿的 细菌氧化预处理
BIOX® 技术（中温菌槽浸） Bactech 技术（中等耐热菌槽浸） Newmont技术 （堆浸） Geobiotics技术（金精矿包覆堆浸）
第10页/共60页
Gnndpowder, Mammoth Leyshon Cerro Colorado
Girilambone
Ivan-Zar
Queered Blanca Sulfuros Bajalay Toquepala Mt Cuthbert Andacollo Dos Amigos Zaldivar 德兴铜矿 紫金山铜矿
氧化铁硫杆菌细胞形貌（放大1.5万倍）
第28页/共60页
氧化铁微螺菌细胞的电子显微镜照片
第29页/共60页
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
L. thermoferrooxidans(L.t)中等嗜热菌 的电子显微镜照片
第30页/共60页
云南热温泉水中的高温菌形貌（放大4万倍）
第31页/共60页
2) 对浸矿细菌的性质进行了大量研究并开 始深入到基因水平，测定了主要浸矿细 菌DNA序列，对浸矿细菌进行了基因工 程前期工作研究；
官房铜矿
Chuqicamata
国别 智利 澳大利亚 澳大利亚 智利 澳大利亚 澳大利亚
智利
细菌浸铜厂矿一览表
原料特点
规模（t/d 矿石）
辉铜矿，含 Cu1.4%（堆浸）
3500 （14000~15000tCu/a）
辉铜矿与斑铜矿，含 Cu2.2% （原位浸出）
设计能力为 13000t/aCu
微生物湿法冶金PPT课件
2、细菌氧化分类
▪ 金属释放 各种包裹金及银颗粒的矿物质被氧化溶解，暴露出目的金属。
▪ 初级矿物氧化 在氧化过程中，硫化型矿物被细菌氧化而溶解出来（或转变为
不溶于水的硫酸盐类物质），Fe 3＋和硫酸的参与可提高氧化速率 ▪ 次级矿物浸出
指含有目的金属，但由于它们不具有二价铁或还原态硫（通常 是碳酸盐矿或氧化矿，不能参与初级氧化），但其他初级氧化生成 的3价铁和硫酸可将它们溶解。
2.微生物冶金的原理
▪ 细菌直接作用浸矿
细菌对矿石存在着直接氧化的能力，细菌与矿石之间通过 物理化学接触把金属溶解出来。某些靠有机物生活的细菌，可 以产生一种有机物，与矿石中的金属成分嵌合，从而使金属从 矿石中溶解出来。
▪ 细菌间接作用浸矿
细菌能把金属从矿石中溶浸出来是细菌生命活动中生成 代谢物的间接作用 ，例如细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后 通过硫酸或硫酸铁作为溶剂浸提出矿石中的有用金属 。
2.在合适条件下培养样品
▪ 培养基的选择
刚采集到的样品一般不直接用于接矿培养基来培养。通常选 择一些易于菌体分解利用的培养物来扩大菌体数量。
由于冶金菌多为自养型细菌，培养基中一般加入硫酸胺或硝 酸钾、磷酸钾、硫酸镁、硫酸铁、硫等作为N及矿物质来源。
▪ 培养温度的初步确定 培养温度根据菌种来源而定。有适合30℃培养的，但中度嗜热
菌的最佳生长温度约50℃，极度嗜热菌最适生长温度60~70℃。 通过初步设定培养温度可以有选择地获得一些适于特定环境浸出 的微生物类群。培养基pH以3～4为宜。还必须通气，避免阳光照 射等以利繁殖。
3.驯化培养
▪ 驯化培养就是不断提高目的矿样在培养基中的浓度，同时不 断减少其他易于被菌体分解利用的化合物的量，直至完全停 止。
最新微生物冶金课件PPT课件
难浸金矿的细菌氧化预处理最早是 1964 年法国人尝试利用细菌浸取红土矿物 中的金 ,取得了令人鼓舞的效果。1977年苏联最先发表了实验结果。北美最先用搅拌 反应槽对难浸金矿石及精矿进行细菌氧化 ,对于搅拌反应槽式细菌氧化厂的投产和推 广 ,具有奠基作用。1984～1985 年 ,加拿大 Giant Bay微生物技术公司对北美及澳大利 亚的30多种金精矿进行了细菌氧化实验。1986年南非金科公司的 Fairview金矿建立 世界上第1个细菌氧化提厂 ,实现了难浸金矿细菌氧化预处理法的首次商用。继南非 后 ,巴西、澳大利亚、美国、加纳、秘鲁等国生物技术预处理金矿的工厂纷纷投入运 营。世界上第1座大型细菌处理厂是加纳的 Ashanti 生物氧化系统 ,1995 年扩建设计 规模为 960 t/a。细菌冶金在美国的矿冶工程中已占有相当重要的地位 ,美国黄金总产 量的1/3是用生物堆浸法生产的 。美国内华达州的 Tomkinspytins金矿1989年建成生物 浸出厂 ,日处理1500 t 矿石 ,金回收率为90 % 。美国加纳Ashanti 微生物浸出厂在1994 年能处理720 t/ d金精矿 ,年产黄金100万盎司。
（一）、生物冶金的主要优点有：1）提高金和贱金属的 回收率；2）从商业角度证实下游技术如溶剂萃娶电积法 可用于经生物技术处理过的溶液现物生产贱金属；3）生 产过程的简单化降低了前期投入和运营费用，缩短了建 设时间，维修简单方便；4）生产在常压和室温（约为25 摄氏度）条件下进行，不用冷却设备，节约了投资和运 营资本；5）生物浸出的废弃物为环境所接受，节约了处 理废弃物的成本，生物浸出的废弃物的预防措施也很少； 6）细菌易于培养，可承受生产条件的变化，对水的要求 也很低，每百万水溶液中可溶解固体物2万份。
生物冶金是指在相关微生物存在时,由于微生物的 催化氧化作用 ,将矿物中有价金属以离子形式溶解到浸 出液中加以回收 ,或将矿物中有害元素溶解并除去的方 法 。许多微生物可以通过多种途径对矿物作用 ,将矿 物中的有价元素转化为溶液中的离子。利用微生物的 这种性质 ,结合湿法冶金等相关工艺 ,形成了生物冶金 技术。
（一）、生物冶金的主要优点有：1）提高金和贱金属的 回收率；2）从商业角度证实下游技术如溶剂萃娶电积法 可用于经生物技术处理过的溶液现物生产贱金属；3）生 产过程的简单化降低了前期投入和运营费用，缩短了建 设时间，维修简单方便；4）生产在常压和室温（约为25 摄氏度）条件下进行，不用冷却设备，节约了投资和运 营资本；5）生物浸出的废弃物为环境所接受，节约了处 理废弃物的成本，生物浸出的废弃物的预防措施也很少； 6）细菌易于培养，可承受生产条件的变化，对水的要求 也很低，每百万水溶液中可溶解固体物2万份。
生物冶金是指在相关微生物存在时,由于微生物的 催化氧化作用 ,将矿物中有价金属以离子形式溶解到浸 出液中加以回收 ,或将矿物中有害元素溶解并除去的方 法 。许多微生物可以通过多种途径对矿物作用 ,将矿 物中的有价元素转化为溶液中的离子。利用微生物的 这种性质 ,结合湿法冶金等相关工艺 ,形成了生物冶金 技术。
微生物湿法冶金
微生物培养基制备与优化
培养基成分：包括碳源、氮源、无机盐等 培养基配比：根据微生物种类和生长需求进行优化 培养基灭菌：采用高压蒸汽灭菌等方法确保无菌环境 培养条件控制：温度、pH值、氧气等条件对微生物生长的影响
微生物接种与培养条件控制
微生物种类选择： 根据冶金需求选择 合适的微生物种类
接种量控制：确定 合适的接种量，提 高冶金效率
微生物湿法冶金应用案例
第五章
铜矿微生物湿法冶金应用案例
铜矿资源分布与开 采现状
微生物湿法冶金技 术原理
铜矿微生物湿法冶 金应用流程
实际案例分析：某 铜矿微生物湿法冶 金项目介绍
锌矿微生物湿法冶金应用案例
锌矿资源分布与特点
微生物湿法冶金技术原理
锌矿微生物湿法冶金工艺 流程
锌矿微生物湿法冶金应用 效果与优势
未来市场需求与增长趋势 技术应用拓展与跨界合作
微生物湿法冶金实践经验分 享
第七章
实验室研究经验分享
实验设计：确定合适的实 验方案，包括实验目的、 材料和方法
实验操作：按照实验方案 进行实验操作，注意实验 细节和规范
数据记录：详细记录实验 数据，包括实验结果和异 常情况
结果分析：对实验结果进 行分析和解释，得出科学 结论
未来发展前景与挑战
铀矿微生物湿法冶金应用案例
铀矿微生物湿法冶 金技术原理
铀矿微生物湿法冶 金应用案例背景
铀矿微生物湿法冶 金应用案例过程
铀矿微生物湿法冶 金应用案例结果与 效益
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
微生物湿法冶金优势与挑战
第六章
微生物湿法冶金优势分析
资源利用率高：微生物湿法冶金能够充分利用矿石中的有价金属，提高资源利用率。 环保性：微生物湿法冶金采用生物方法提取金属，避免了传统冶金的污染问题，具有环保性。 高效性：微生物湿法冶金具有较高的金属提取率和较短的周期，提高了生产效率。 灵活性：微生物湿法冶金适用于不同类型矿石的处理，具有较强的适应性。
微生物湿法冶金
大细菌浸铀的规模最大，从20世纪60年代起就开展细菌浸出的 实验室研究和现场试验研究，并很快进行工业生产，年产量在
60吨U3O8以上，生产成本由原来每磅U3O85美元降至3.3美元，
工艺流程见图。
第二十三页
加拿大细菌浸铀工艺流程
第二十四页
印度早在1972～1978年期间进行了
多种铀矿石的细菌浸出试验，考察了矿 石成分、营养物质等对浸出效果的影响， 总结了细菌浸出过程中酸度、电位以及 多种元素的变化情况。印度的露天开采 中采用细菌浸出，处理低品位矿石 （0.01%～0.03%U3O8）。
27贵溪江西铜业公司科研设计所溶浸室
第十页
国内细菌浸出研究和应用取得显著进展的有三 家：一是江西德兴铜矿，1993年与美国一家公司合 作进行的尾矿细菌堆浸半工业试验获得成功并应用 于生产 ；二是长春黄金研究院，承担黄金工业“九
五”科技改造重点项目——细菌氧化-氰化提金工艺研
究，在三年内建成一个日处理5~10吨含砷金精矿的细
操作指标
年平均值 1988 1990 1991 1995 1996 1997
处理精金矿量（t/d） 263 350 712 906 754 865
精金矿品位（g/t） 99
109 127 151 127 116
精金矿S品位（%） 27.4 23.1 22.9 18.0 16.8 14.3
金回收率（%）
菌氧化-氰化提金示范生产厂；三是地矿部西安综合 岩矿测试中心，已在西安近郊建成日处理量2吨以上 含砷精金矿细菌氧化提金厂。陕西省地堪局第三地质
队申请了细菌浸金的专利一项。
第十一页
2.1 细菌浸金
细菌浸金主要用于含
砷和含硫的难处理金精矿。
第十二页
60吨U3O8以上，生产成本由原来每磅U3O85美元降至3.3美元，
工艺流程见图。
第二十三页
加拿大细菌浸铀工艺流程
第二十四页
印度早在1972～1978年期间进行了
多种铀矿石的细菌浸出试验，考察了矿 石成分、营养物质等对浸出效果的影响， 总结了细菌浸出过程中酸度、电位以及 多种元素的变化情况。印度的露天开采 中采用细菌浸出，处理低品位矿石 （0.01%～0.03%U3O8）。
27贵溪江西铜业公司科研设计所溶浸室
第十页
国内细菌浸出研究和应用取得显著进展的有三 家：一是江西德兴铜矿，1993年与美国一家公司合 作进行的尾矿细菌堆浸半工业试验获得成功并应用 于生产 ；二是长春黄金研究院，承担黄金工业“九
五”科技改造重点项目——细菌氧化-氰化提金工艺研
究，在三年内建成一个日处理5~10吨含砷金精矿的细
操作指标
年平均值 1988 1990 1991 1995 1996 1997
处理精金矿量（t/d） 263 350 712 906 754 865
精金矿品位（g/t） 99
109 127 151 127 116
精金矿S品位（%） 27.4 23.1 22.9 18.0 16.8 14.3
金回收率（%）
菌氧化-氰化提金示范生产厂；三是地矿部西安综合 岩矿测试中心，已在西安近郊建成日处理量2吨以上 含砷精金矿细菌氧化提金厂。陕西省地堪局第三地质
队申请了细菌浸金的专利一项。
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2.1 细菌浸金
细菌浸金主要用于含
砷和含硫的难处理金精矿。
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微生物湿法冶金医学知识
微生物湿法冶金医学知识xx年xx月xx日•微生物湿法冶金概述•微生物湿法冶金基础知识•微生物湿法冶金在医学领域的应用•微生物湿法冶金医学知识研究进展目•微生物湿法冶金医学知识的实践意义•微生物湿法冶金医学知识的未来展望录01微生物湿法冶金概述微生物湿法冶金是指利用微生物及其代谢产物，通过化学反应或物理过程，从矿石或金属废料中提取或回收金属的方法。
微生物湿法冶金是一种绿色、环保、高效的金属提取方法，具有选择性高、对环境影响小、反应条件温和等优点。
微生物湿法冶金定义微生物湿法冶金的研究始于20世纪50年代，随着生物技术的不断发展，该领域的研究和应用也在不断拓展和深化。
微生物湿法冶金技术已经在全球范围内得到广泛应用，特别是在一些环保要求高、资源紧缺的国家和地区，该技术更受到重视和推广。
微生物湿法冶金在医学领域具有广泛的应用前景，包括治疗肿瘤、骨质疏松、骨折等骨骼疾病等。
在医学研究中，微生物湿法冶金技术还可以用于制备生物材料、药物载体等，为医学治疗和预防提供了新的途径和方法。
02微生物湿法冶金基础知识微生物种类细菌、放线菌、霉菌、酵母菌等。
微生物特性适应性强，繁殖速度快，对环境敏感。
微生物种类与特性原理概述利用微生物的氧化还原反应，将金属离子从溶液中提取出来。
微生物作用微生物在冶金过程中起催化剂的作用，促进金属离子的氧化还原反应。
微生物湿法冶金原理将矿石进行破碎、磨碎和选矿等预处理。
微生物湿法冶金工艺流程采矿与选矿将微生物与矿石混合，通过微生物的氧化还原反应将金属离子提取到溶液中。
浸出从浸出液中提取金属，并进行纯化处理，得到高纯度的金属产品。
提取与纯化高效节能微生物湿法冶金技术具有较高的能源利用效率和资源回收率。
环境友好微生物湿法冶金技术对环境影响小，可实现冶金过程的无废化。
广泛应用微生物湿法冶金技术在多个领域得到广泛应用，如医学、环保、材料等领域。
微生物湿法冶金技术优势03微生物湿法冶金在医学领域的应用微生物发酵利用微生物发酵技术制备药物，例如抗生素、氨基酸等。
微生物湿法冶金资料讲解58页PPT
微生物湿法冶金资料讲解
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁
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例如：氧化硫硫杆菌和聚硫杆菌能把矿石中的硫氧化成硫 酸，氧化亚铁硫杆菌能把Fe2+氧化成Fe3+ 反应如下： 2S+3O2+2H2O = 2H2SO4 4FeSO4+2H2SO4+O2 = 2Fe2(SO4)3 +2H2O
通过上述反应，细菌得到了所需的能量，而硫酸 铁可将矿石中的铁或铜等转变为可溶性化合物 从矿石中溶解出来，其化学过程是：
三、基本原理与特点
生物冶金技术是利用微生物、空气和水等天 然组分从矿石中直接提取金属，无需选矿、火法 炼制的清洁短流程技术，是矿冶工程和生物工程 的交叉学科。
以硫化铜为例，在细菌的作用下，将负二价 的硫氧化为正六价硫，从而使铜得以浸出。
微 生 物 湿 法 冶 金 基 本 流 程
Zaldivar 生物浸铜工厂（智利）
把基因组解码技术用到微生物湿法冶金领域，揭示浸矿微生物浸矿 特性与其基因表达的内在规律并在其指导下实施菌种的基因工程改 良，获得既能耐高温又能耐磨、耐酸、耐毒性的综合性能好的微生 物。 能在极端环境中生存的微生物“嗜极”的发掘与应用。
（2）应用范围进一步拓展并走向产业化：
l 基础金属硫化矿浮选精矿的细菌浸出； l 难处理金矿的细菌堆浸预处理； l 氧化矿的微生物浸出； l 用微生物从水溶液中提取与富集金属； l 微生物用于废水、废气与固体废弃物的治
FeS2+ 7Fe2(SO4)3+8H2O = 15FeSO4+8H2SO4 CuS2 + 2Fe2(SO4)3 = 4FeSO4+2CuSO4+S
金属硫化矿经细菌溶浸后，收集含酸溶液，通过 置换，萃取，电解或郭交换等方法将各种金属 加以浓缩和沉淀
国外研究与应用现状
❖得到大规模商业化应用，显著提升跨国矿业公司竞争力 ❖生物冶金中试技术成果不断涌现 ❖积极开展前期技术研究，生物冶金技术拓展应用于氧化 矿
最重要的革新将是采用湿法冶金工艺取代有
色行业传统的熔炼工艺。
生物湿法冶金的优点
资源利用充分,成本低、投资小，设备要求 简单，流程灵活，过程易于控制，操作简单， 基本无环境污染，回收率高等优点。
二、用于冶金工业的微生物
1、浸矿微生物 目前应用的微生物大多数为化能自养型细菌，
耐酸性，PH值＜1时，仍能生存，其中， 以从氧化硫磺及硫化物中获得能量的硫化细 菌最为常见。
（1）常见浸矿微生物 氧化亚铁硫杆菌 氧化亚铁钩端螺旋菌 氧化硫硫杆菌
氧化亚铁硫杆菌
革兰氏阴性菌，杆状，严格好氧，严格无机化能 自养，可氧化铁、还原态硫、原轴、CuS及硫化 矿
生长温度5~40℃，最适生长温度在28~35 ℃ 生长 pH1.2~6.0（嗜酸），最适生长pH
2.5~2.8 是生物湿法冶金过程的主要浸矿菌种 以氧化亚铁、元素硫及还原态的硫化合物等物
回收金的方法：
易浸金矿石可用重选法或者直接氰化法回收 其中的金； 难浸金矿石需在氰化浸出前进行预处理。
四、难浸金矿石的微生物处理
一、造成难浸的原因：
1、机械包裹，微细金粒被包裹在矿石中； 2、化学包裹； 3、覆膜； 4、耗氰物质多等。
微生物在提取金方面的作用
1、生物浸出 2、溶液中金的生物富集 3、矿石表面化学性质的生物改性
对于酸不溶性的金属硫化物，其氧化反应为硫 代硫酸盐机理即微生物对矿物的间接作用。
对于酸溶性的金属硫化物其氧化反应为聚硫化 物机理，即微生物对矿物的直接作用。
1、直接作用：
原理： 细菌对矿石具有直接浸提作用
例：当硫杆菌属的细菌与含硫化矿物的矿石接触时，在细菌和 矿物之间具有特定的相互作用。包括两个阶段： • 细菌与矿物接触初期（1 h 左右），细菌利用静电相互 作用在矿物表面形成物理吸附。 • 随细菌与矿物接触时间的增加，在细菌与矿物之间形成 结合力更强的化学吸附，有可能伴随化学键的形成。
微生物冶金的机理
▪ 细菌直接作用浸矿
细菌对矿石存在着直接氧化的能力，细菌与矿石之间通过 物理化学接触把金属溶解出来。某些靠有机物生活的细菌，可 以产生一种有机物，与矿石中的金属成分嵌合，从而使金属从
矿石中溶解出来。
细菌间接作用浸矿
细菌能把金属从矿石中溶浸出来是细菌生命活动中生成 代谢物的间接作用 ，例如细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后 通过硫酸或硫酸铁作为溶剂浸提出矿石中的有用金属 。
质获得生命过程所需的能量，以二氧化碳为碳 源，以氨或铵盐为氮源。
氧化亚铁钩端螺旋菌
革兰氏阴性菌，螺旋状，严格好氧，严格无机化能 自养，可氧化铁和黄铁矿，但不能氧化硫
最适生长温度在30 ℃ 生长 pH1.5~4.0（嗜酸），最适生长pH 2.5~3.0
氧化硫硫杆菌
革兰氏阴性菌，杆状，严格好氧，严格无机化能自 养，可氧化还原态硫，但不能氧化铁和金属硫化矿
微生物湿法冶金
1. 背景、优点 2. 湿法冶金所用微生物 3. 微生物湿法冶金原理 4. 难浸金矿石的微生物处理 5. 微生物湿法冶金的机理 6. 微生物湿法冶金的发展状况与展望
1.生物冶金：某些微生物能有效地把金矿、铜矿、和铁 矿中的金属选择性地溶解，这一过程称为生物冶金， 或称为生物浸取。
运用微生物浸出金属已有百余年的历史，真正 在矿冶工业上使用湿法冶金是从铜的细菌浸出开始 的。20世纪80年代对难浸金矿石进行细菌预氧化的 工业实践大大推进了微生物技术的矿石中的应用。 微生物技术再低品位金属矿、难浸金矿、矿冶废料 处理等方面具有巨大潜力。
氧化亚铁硫杆菌附着在矿石颗粒上，与细胞膜有 关可催化氧化作用的酶破坏金属硫化物的晶格， 矿石的氧化可分两步进行，反应如下：
CuS+0.5O2+2H+ -- Cu2++SO+H2O SO+1.5O2+H2O -- H2SO4
2、间接作用
原理：通过细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后通过硫酸或 硫酸铁作为溶剂浸出矿石中的有用金属
最适生长温度在30 ℃ 生长 pH1.5~4.0（嗜酸），最适生长pH 2.5~3.0
影响浸出速率的因素：
pH值、温度、营养物浓度、三价铁离 子的浓度、矿石的粒度及表面积、浸渣、 表面活性剂、和有机溶剂、氧化还原电位 以及细菌对特定基质的适应性等因素都会 影响金属的浸出速度。
微生物对金属的转化作用：氧化作用、还 原作用、和甲基化作用
理。
有人认为，几十年后随着信息经济时代的结 束，人们将迎来生物经济时代，到21世纪中期， 生物应用技术将渗透到人们生活中的各个角落。 此话言之有理，看来今后生物技术不可避免地要 渗透到矿业并对它产生深远的影响。矿冶界不能 无视这一科技发展的大趋势，加强对微生物冶金 的研究开发与应用正是顺时而动的明智之举。
经过多年的研究和实践，1958年美国肯 尼亚州铜矿采用微生物浸铜获得成功，1966 年加拿大也采用微生物浸 出从铀矿中提取铀 。
之后利用微生物技术处理矿冶资源的研究异 常活跃，并取得了长足进步。 许多国家从几
十亿吨低品位矿石中回收了价值数百万英镑 的铜和铀。据统计，当今世界铜的总产量中 约有15%是利用微生物技术获得，而且还能 从金属硫化矿石中浸出锰、钴、锡、金、银、 铂、铬和钛等各种有用金属。
• 目前 ,世界矿产资源日渐贫杂 ,资源、 能 源、 环境问题越发引起人们重视 ,我国矿产 资源国家战略地位与日俱增。
•
随着矿物贫杂化和严重能源危机及环境
污染的加剧 ,传统的冶金技术面临巨大挑战 ,
寻求更为高效、 低能、 清洁的绿色资源利用
途径成为研究焦点。根据美国国家研究委员
会 2001年的研究报告,在未来20年,美国矿业
无机营养物
（氮、磷）
矿物
水
PH调节，强烈 曝气，冷却
储罐
H
一级曝气
二级曝气
废液 PH调 节及 处置
沉淀 提取金
微生物浸出含金矿石中金的典型流程图
GeoCoat技术用于难处理金矿堆浸预氧化(南非）
五、微生物湿法冶金的机理
1. 关于微生物促进矿物氧化机理，长期以来一直存 在着直接机理和间接机理
2. 金属硫化物的溶解是一个非常复杂的过程，因为 不同的金属硫化物有不同类型的晶体结构。研究发 现，不同的金属硫化物的氧化通过不同的中间产物 进行。此外不同的铁氧化细菌可能利用不同的氧化 方式。
下列几方面的原因将推动微生物湿法
冶金的进一步发展。
（1）生物工程技术的巨大进步； （2）全球性的矿产资源的贫化与复杂化； （3）人类社会对生态环境保护的要求愈来愈强烈
也愈来愈严格，需要建立经济增长与可持续 发展的良性互动。
❖ 微生物湿法冶金发展将有下列几大趋势:
（1）生物工程的进步与成就用到生物湿法 冶金上来，培育出性能更好，更能满足冶 金过程的需要的微生物，可能的方向有：
氧化亚铁硫杆菌和 铁氧化钩端螺旋菌 与矿物
表面的亲和力非常强，它们能迅速的附着到矿物 表面，氧化亚铁硫杆菌和 铁氧化钩端螺旋菌产生 的胞外多糖（EPS）对微生物附着到矿物表面起 非常重要的作用。
硫 化 物 矿
细 胞
细 胞
非接触浸出 三价铁离子进攻酸不 溶物
接触浸出 铁氧化微生物，改变pH、 三价铁浓度、EPS内的氧 化还原电位，可以提高反 应速率
基本原理与特点
细菌作用：
1、细菌接触作用：
CuS＋2O2 细菌 Cu2+＋SO42-
2、细菌间接氧化作用：
CuS ＋ Fe3+
Cu2+＋Fe2+ ＋
S0
Fe2+＋1/4O2＋H+ 细菌 Fe3+＋1/2H2O
2S0＋2H2O＋3O2 细菌
2H2SO4
基本原理与特点
❖ 流程短，装备简单，易操作 ❖ 投资与操作成本低 ❖ 无SO2等气体排放、废水循环利用 ❖ 适合处理低品位、含杂高以及偏远地区资源
通过上述反应，细菌得到了所需的能量，而硫酸 铁可将矿石中的铁或铜等转变为可溶性化合物 从矿石中溶解出来，其化学过程是：
三、基本原理与特点
生物冶金技术是利用微生物、空气和水等天 然组分从矿石中直接提取金属，无需选矿、火法 炼制的清洁短流程技术，是矿冶工程和生物工程 的交叉学科。
以硫化铜为例，在细菌的作用下，将负二价 的硫氧化为正六价硫，从而使铜得以浸出。
微 生 物 湿 法 冶 金 基 本 流 程
Zaldivar 生物浸铜工厂（智利）
把基因组解码技术用到微生物湿法冶金领域，揭示浸矿微生物浸矿 特性与其基因表达的内在规律并在其指导下实施菌种的基因工程改 良，获得既能耐高温又能耐磨、耐酸、耐毒性的综合性能好的微生 物。 能在极端环境中生存的微生物“嗜极”的发掘与应用。
（2）应用范围进一步拓展并走向产业化：
l 基础金属硫化矿浮选精矿的细菌浸出； l 难处理金矿的细菌堆浸预处理； l 氧化矿的微生物浸出； l 用微生物从水溶液中提取与富集金属； l 微生物用于废水、废气与固体废弃物的治
FeS2+ 7Fe2(SO4)3+8H2O = 15FeSO4+8H2SO4 CuS2 + 2Fe2(SO4)3 = 4FeSO4+2CuSO4+S
金属硫化矿经细菌溶浸后，收集含酸溶液，通过 置换，萃取，电解或郭交换等方法将各种金属 加以浓缩和沉淀
国外研究与应用现状
❖得到大规模商业化应用，显著提升跨国矿业公司竞争力 ❖生物冶金中试技术成果不断涌现 ❖积极开展前期技术研究，生物冶金技术拓展应用于氧化 矿
最重要的革新将是采用湿法冶金工艺取代有
色行业传统的熔炼工艺。
生物湿法冶金的优点
资源利用充分,成本低、投资小，设备要求 简单，流程灵活，过程易于控制，操作简单， 基本无环境污染，回收率高等优点。
二、用于冶金工业的微生物
1、浸矿微生物 目前应用的微生物大多数为化能自养型细菌，
耐酸性，PH值＜1时，仍能生存，其中， 以从氧化硫磺及硫化物中获得能量的硫化细 菌最为常见。
（1）常见浸矿微生物 氧化亚铁硫杆菌 氧化亚铁钩端螺旋菌 氧化硫硫杆菌
氧化亚铁硫杆菌
革兰氏阴性菌，杆状，严格好氧，严格无机化能 自养，可氧化铁、还原态硫、原轴、CuS及硫化 矿
生长温度5~40℃，最适生长温度在28~35 ℃ 生长 pH1.2~6.0（嗜酸），最适生长pH
2.5~2.8 是生物湿法冶金过程的主要浸矿菌种 以氧化亚铁、元素硫及还原态的硫化合物等物
回收金的方法：
易浸金矿石可用重选法或者直接氰化法回收 其中的金； 难浸金矿石需在氰化浸出前进行预处理。
四、难浸金矿石的微生物处理
一、造成难浸的原因：
1、机械包裹，微细金粒被包裹在矿石中； 2、化学包裹； 3、覆膜； 4、耗氰物质多等。
微生物在提取金方面的作用
1、生物浸出 2、溶液中金的生物富集 3、矿石表面化学性质的生物改性
对于酸不溶性的金属硫化物，其氧化反应为硫 代硫酸盐机理即微生物对矿物的间接作用。
对于酸溶性的金属硫化物其氧化反应为聚硫化 物机理，即微生物对矿物的直接作用。
1、直接作用：
原理： 细菌对矿石具有直接浸提作用
例：当硫杆菌属的细菌与含硫化矿物的矿石接触时，在细菌和 矿物之间具有特定的相互作用。包括两个阶段： • 细菌与矿物接触初期（1 h 左右），细菌利用静电相互 作用在矿物表面形成物理吸附。 • 随细菌与矿物接触时间的增加，在细菌与矿物之间形成 结合力更强的化学吸附，有可能伴随化学键的形成。
微生物冶金的机理
▪ 细菌直接作用浸矿
细菌对矿石存在着直接氧化的能力，细菌与矿石之间通过 物理化学接触把金属溶解出来。某些靠有机物生活的细菌，可 以产生一种有机物，与矿石中的金属成分嵌合，从而使金属从
矿石中溶解出来。
细菌间接作用浸矿
细菌能把金属从矿石中溶浸出来是细菌生命活动中生成 代谢物的间接作用 ，例如细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后 通过硫酸或硫酸铁作为溶剂浸提出矿石中的有用金属 。
质获得生命过程所需的能量，以二氧化碳为碳 源，以氨或铵盐为氮源。
氧化亚铁钩端螺旋菌
革兰氏阴性菌，螺旋状，严格好氧，严格无机化能 自养，可氧化铁和黄铁矿，但不能氧化硫
最适生长温度在30 ℃ 生长 pH1.5~4.0（嗜酸），最适生长pH 2.5~3.0
氧化硫硫杆菌
革兰氏阴性菌，杆状，严格好氧，严格无机化能自 养，可氧化还原态硫，但不能氧化铁和金属硫化矿
微生物湿法冶金
1. 背景、优点 2. 湿法冶金所用微生物 3. 微生物湿法冶金原理 4. 难浸金矿石的微生物处理 5. 微生物湿法冶金的机理 6. 微生物湿法冶金的发展状况与展望
1.生物冶金：某些微生物能有效地把金矿、铜矿、和铁 矿中的金属选择性地溶解，这一过程称为生物冶金， 或称为生物浸取。
运用微生物浸出金属已有百余年的历史，真正 在矿冶工业上使用湿法冶金是从铜的细菌浸出开始 的。20世纪80年代对难浸金矿石进行细菌预氧化的 工业实践大大推进了微生物技术的矿石中的应用。 微生物技术再低品位金属矿、难浸金矿、矿冶废料 处理等方面具有巨大潜力。
氧化亚铁硫杆菌附着在矿石颗粒上，与细胞膜有 关可催化氧化作用的酶破坏金属硫化物的晶格， 矿石的氧化可分两步进行，反应如下：
CuS+0.5O2+2H+ -- Cu2++SO+H2O SO+1.5O2+H2O -- H2SO4
2、间接作用
原理：通过细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后通过硫酸或 硫酸铁作为溶剂浸出矿石中的有用金属
最适生长温度在30 ℃ 生长 pH1.5~4.0（嗜酸），最适生长pH 2.5~3.0
影响浸出速率的因素：
pH值、温度、营养物浓度、三价铁离 子的浓度、矿石的粒度及表面积、浸渣、 表面活性剂、和有机溶剂、氧化还原电位 以及细菌对特定基质的适应性等因素都会 影响金属的浸出速度。
微生物对金属的转化作用：氧化作用、还 原作用、和甲基化作用
理。
有人认为，几十年后随着信息经济时代的结 束，人们将迎来生物经济时代，到21世纪中期， 生物应用技术将渗透到人们生活中的各个角落。 此话言之有理，看来今后生物技术不可避免地要 渗透到矿业并对它产生深远的影响。矿冶界不能 无视这一科技发展的大趋势，加强对微生物冶金 的研究开发与应用正是顺时而动的明智之举。
经过多年的研究和实践，1958年美国肯 尼亚州铜矿采用微生物浸铜获得成功，1966 年加拿大也采用微生物浸 出从铀矿中提取铀 。
之后利用微生物技术处理矿冶资源的研究异 常活跃，并取得了长足进步。 许多国家从几
十亿吨低品位矿石中回收了价值数百万英镑 的铜和铀。据统计，当今世界铜的总产量中 约有15%是利用微生物技术获得，而且还能 从金属硫化矿石中浸出锰、钴、锡、金、银、 铂、铬和钛等各种有用金属。
• 目前 ,世界矿产资源日渐贫杂 ,资源、 能 源、 环境问题越发引起人们重视 ,我国矿产 资源国家战略地位与日俱增。
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随着矿物贫杂化和严重能源危机及环境
污染的加剧 ,传统的冶金技术面临巨大挑战 ,
寻求更为高效、 低能、 清洁的绿色资源利用
途径成为研究焦点。根据美国国家研究委员
会 2001年的研究报告,在未来20年,美国矿业
无机营养物
（氮、磷）
矿物
水
PH调节，强烈 曝气，冷却
储罐
H
一级曝气
二级曝气
废液 PH调 节及 处置
沉淀 提取金
微生物浸出含金矿石中金的典型流程图
GeoCoat技术用于难处理金矿堆浸预氧化(南非）
五、微生物湿法冶金的机理
1. 关于微生物促进矿物氧化机理，长期以来一直存 在着直接机理和间接机理
2. 金属硫化物的溶解是一个非常复杂的过程，因为 不同的金属硫化物有不同类型的晶体结构。研究发 现，不同的金属硫化物的氧化通过不同的中间产物 进行。此外不同的铁氧化细菌可能利用不同的氧化 方式。
下列几方面的原因将推动微生物湿法
冶金的进一步发展。
（1）生物工程技术的巨大进步； （2）全球性的矿产资源的贫化与复杂化； （3）人类社会对生态环境保护的要求愈来愈强烈
也愈来愈严格，需要建立经济增长与可持续 发展的良性互动。
❖ 微生物湿法冶金发展将有下列几大趋势:
（1）生物工程的进步与成就用到生物湿法 冶金上来，培育出性能更好，更能满足冶 金过程的需要的微生物，可能的方向有：
氧化亚铁硫杆菌和 铁氧化钩端螺旋菌 与矿物
表面的亲和力非常强，它们能迅速的附着到矿物 表面，氧化亚铁硫杆菌和 铁氧化钩端螺旋菌产生 的胞外多糖（EPS）对微生物附着到矿物表面起 非常重要的作用。
硫 化 物 矿
细 胞
细 胞
非接触浸出 三价铁离子进攻酸不 溶物
接触浸出 铁氧化微生物，改变pH、 三价铁浓度、EPS内的氧 化还原电位，可以提高反 应速率
基本原理与特点
细菌作用：
1、细菌接触作用：
CuS＋2O2 细菌 Cu2+＋SO42-
2、细菌间接氧化作用：
CuS ＋ Fe3+
Cu2+＋Fe2+ ＋
S0
Fe2+＋1/4O2＋H+ 细菌 Fe3+＋1/2H2O
2S0＋2H2O＋3O2 细菌
2H2SO4
基本原理与特点
❖ 流程短，装备简单，易操作 ❖ 投资与操作成本低 ❖ 无SO2等气体排放、废水循环利用 ❖ 适合处理低品位、含杂高以及偏远地区资源